CN109036247A - 显示设备与栅极驱动电路 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种显示设备，包括一显示阵列及一栅极驱动电路。显示阵列包括多条扫描线、多条数据线及多个像素单元。栅极驱动电路包括多级驱动单元。驱动单元的数量大于扫描线的数量。驱动单元包括多个驱动信号输出单元及多个虚拟单元。驱动信号输出单元的其中之一与驱动信号输出单元的其中另一之间耦合虚拟单元的至少其中之一。各驱动信号输出单元的输出端耦合至各驱动信号输出单元的一下一级驱动单元及扫描线的其中之一。各虚拟单元的输出端耦合至各虚拟单元的一下一级驱动单元。
Description
技术领域
本发明涉及一种显示设备与栅极驱动电路。
背景技术
现代人的生活中充满各式各样的电子产品，这些功能不尽相同的电子产品中，有很大一部分，例如计算机、手机、相机、电视等，都需要具备有一或多个显示设备，用来显示图像、影片、用户界面或其他信息。
鉴于这样的需求，显示技术从阴极射线管开始不断地演进，到液晶显示器、等离子体显示器，再到现在的发光二极管显示器，业界对于显示技术的研究与开发也从未止息。
发明内容
本发明的目的是提供一种显示设备与栅极驱动电路。
本发明实施例是揭示一种显示设备，包括一显示阵列及一栅极驱动电路。显示阵列包括多条扫描线、多条数据线及多个像素单元。扫描线与数据线交错设置，像素单元耦合至扫描线与数据线。栅极驱动电路包括多级驱动单元。驱动单元的数量是大于扫描线的数量。驱动单元包括多个驱动信号输出单元及多个虚拟单元。驱动信号输出单元的其中之一与驱动信号输出单元的其中另一之间耦合虚拟单元的至少其中之一。各驱动信号输出单元的输出端耦合至各驱动信号输出单元的一下一级驱动单元及扫描线的其中之一。各虚拟单元的输出端耦合至各虚拟单元的一下一级驱动单元。
本发明实施例是揭示一种栅极驱动电路包括多级驱动单元。驱动单元的数量是大于一显示阵列的多条扫描线的数量。驱动单元包括多个驱动信号输出单元及多个虚拟单元。驱动信号输出单元的其中之一与驱动信号输出单元的其中另一之间耦合虚拟单元的至少其中之一。各驱动信号输出单元的输出端耦合至各驱动信号输出单元的一下一级驱动单元及这些扫描线的其中之一。各虚拟单元的输出端耦合至各虚拟单元的一下一级驱动单元。
依据本发明的显示设备与栅极驱动电路能够提供适合用户直视的整体亮度。
为了对本发明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举实施例，并配合附图详细说明如下：
附图说明
图1表示依据本发明一实施例的显示设备的简化电路方块图。
图2表示驱动电路的简化电路方块图。
图3表示栅极驱动电路的信号时序图。
图4～6表示第一模式及第二模式下扫描信号及数据信号的波形示意图。
具体实施方式
请参照图1，图1表示依据本发明一实施例的显示设备的简化方块图。显示设备1例如设置于或连接于个人计算机、平板计算机、个人数字助理、手机、相机及电视等电子产品。显示设备1包括一显示阵列10以与栅极驱动电路12。
显示阵列10包括多条扫描线SL1～SLm、多条数据线DL1～DLn以及多个像素单元P11～Pmn，其中m、n分别代表扫描线及数据线的数量，且m、n皆为正整数。在本实施例中，扫描线SL1～SLm之间相互平行，数据线DL1～DLn之间相互平行，且数据线DL1～DLn是垂直于扫描线SL1～SLm。像素单元P11～Pmn分别设置于扫描线SL1～SLm与数据线DL1～DLn的交错处，且各像素单元P11～Pmn是耦合至对应的扫描线及数据线。举例来说，像素单元P11是耦合至扫描线SL1与数据线DL1；像素单元Pmn是耦合至扫描线SLm与数据线DLn，以此类推。像素单元P11～Pmn可包括任意适合应用本发明的发光组件，例如发光二极管(lightemitting diode,LED)、有机发光二极管(organic light emitting diode,OLED)、微发光二极管(micro-LED)等。
栅极驱动电路12耦合至扫描线SL1～SLm。栅极驱动电路12包括多级驱动单元122_1～122_k，其中k为正整数，且k大于m。换言之，栅极驱动电路12的驱动单元的数量会大于显示阵列10的扫描线的数量。出于说明的目的，图1中所显示的驱动单元122_1～122_k是由上至下依序被指定为第一级驱动单元122_1到第k级驱动单元122_k。这些驱动单元122_1～122_k包括多个驱动信号输出单元A1～Am以及多个虚拟(dummy)单元B，其中驱动信号输出单元A1～Am的数量是相同于扫描线SL1～SLm的数量。在本实施例中，虚拟单元B的数量是相同于驱动信号输出单元A1～Am的数量，然而在其他实施例中，虚拟单元B的数量则可依据需要而有不同的设计，本发明不加以限制。在其中一个驱动信号输出单元与另一个驱动信号输出单元之间设置有至少一个虚拟单元B。更明确来说，在其中一个驱动信号输出单元以及与其最接近的另一个驱动信号输出单元之间设置有至少一个虚拟单元B。各驱动信号输出单元A1～Am的输出端耦合至各驱动信号输出单元A1～Am的下一级驱动单元以及扫描线SL1～SLm的其中之一。各虚拟单元B的输出端耦合至各虚拟单元B的下一级驱动单元。
如图1所示，在本实施例中，第一级驱动单元122_1是驱动信号输出单元A1，驱动信号输出单元A1的输出端耦合至第二级驱动单元122_2以及对应的扫描线SL1；第二级驱动单元122_2是虚拟单元B，虚拟单元B的输出端耦合至第三级驱动单元122_3；第三级驱动单元122_3是驱动信号输出单元A2，驱动信号输出单元A2的输出端耦合至第四级驱动单元122_4以及对应的扫描线SL2，以此类推。
为了进一步理解本发明，请搭配图2所示的驱动单元的简化电路方块图。驱动单元122_i包括一输入子单元221、一下拉子单元223以及一输出子单元225。输入子单元221用以接收来自前一级驱动单元122_(i-1)的输出或控制信号(当i＝1时，即第一级驱动单元122_1)。输出子单元225耦合至输入子单元221以及下拉子单元223，用以响应于输入子单元221接收到的输入，提供一输出。当驱动单元122_i为驱动信号输出单元时，驱动单元122_i的输出子单元225的输出会被发送至下一级驱动单元122_(i+1)以及对应的扫描线。当驱动单元122_i为虚拟单元时，驱动单元122_i的输出子单元225的输出会被发送至下一级驱动单元122_(i+1)。下拉子单元223是耦合至输入子单元221及输出子单元225，用以调整输出子单元225的输出(例如将输出子单元225的输出由一驱动电平(例如高电平)下拉至一初始电平(例如低电平))。
在本实施例中，驱动单元122_1～122_k的电路结构是相同的，亦即驱动信号输出单元A1～Am与虚拟单元B的电路结构是相同的。虽然电路结构相同，但是驱动信号输出单元A1～Am中的组件与虚拟单元B中的组件的尺寸可以相同或不相同。例如，在一实施例中，各驱动信号输出单元A1～Am的输出子单元225的一晶体管的宽长比可大于或等于各虚拟单元B的输出子单元225的一晶体管的宽长比。这样的配置可使得驱动信号输出单元A1～Am能够提供具有较大电流值的输出，以驱动扫描线SL1～SLm上的像素单元P11～Pmn，而虚拟单元B提供的输出只须能够送至下一级驱动单元即可，故可减少布局(layout)的面积。
以下将搭配图3所示的信号时序图来说明图1所示的显示设备1的运作原理。在图3中，各个信号由上到下依序代表控制信号、第一级驱动单元122_1(驱动信号输出单元A1)的输出、第二级驱动单元122_2(虚拟单元B)的输出、第三级驱动单元122_3(驱动信号输出单元A2)的输出、第四级驱动单元122_4(虚拟单元B)的输出，以此类推。首先，控制信号被发送至第一级驱动单元122_1(驱动信号输出单元A1)。响应于控制信号，第一级驱动单元122_1(驱动信号输出单元A1)提供一输出至第二级驱动单元122_2以及扫描线SL1以驱动扫描线SL1上的像素单元P11～P1n。接着，响应于第一级驱动单元122_1的输出，第二级驱动单元122_2(虚拟单元B)提供一输出至第三级驱动单元122_3。再接着，响应于第二级驱动单元122_2的输出，第三级驱动单元122_3(驱动信号输出单元A2)提供一输出至第四级驱动单元122_4以及扫描线SL2以驱动扫描线SL2上的像素单元P21～P2n，以此类推。由上述可知，根据本实施例的配置，在一个扫描周期中，各条扫描线SL1～SLm上的像素单元P11～Pmn的工作时间相较于现有技术的配置(没有设置虚拟单元B的配置)下的各条扫描线上的像素单元的工作时间来得短(在本实施例中约为一半)，进而降低显示设备1的整体亮度。通过增加或减少设置于驱动信号输出单元Ai与另一个驱动信号输出单元A(i+1)之间的虚拟单元B的数量，能够有效地控制显示设备1的整体亮度，进而避免显示设备1提供过高的亮度而对使用者的视力造成损害。
需要注意的是，上述仅为举例而已，在其他实施例中，驱动信号输出单元Ai与另一个驱动信号输出单元A(i+1)之间也可耦合两个以上的虚拟单元B。例如，在一实施例中，驱动信号输出单元Ai与另一个驱动信号输出单元A(i+1)之间耦合三个虚拟单元B。根据这种配置，显示设备的整体亮度大约可降低至25％。
在一实施例中，显示阵列10与栅极驱动电路12可设置于一基板上，例如采用栅极驱动电路基板(gate on array,GOA)技术。在这种实施例中，能够减少不必要的布局面积，使得显示设备更加精简。
在一实施例中，显示设备1具有一第一模式以及一第二模式。第一模式例如是整体亮度较低的显示模式，第二模式例如是整体亮度较高的投影模式。举例来说，当用户要直视屏幕时，可将显示设备1切换至低亮度的第一模式，以避免损害视力；当使用者要将显示设备1当作投影机使用(不会直视屏幕)时，可将显示设备1切换至高亮度的第二模式。以下将搭配图4～图6说明在显示设备1上实现第一模式与第二模式的三个不同实施例。
请参照图4所示的第一模式与第二模式下扫描信号与数据信号的波形示意图。在本实施例中，不更动各数据线DL1～DLn上的数据信号的占空比(duty ratio)，并通过调整各扫描线SL1～SLm上的扫描信号的占空比，使得在第二模式下各扫描线SL1～SLm上的扫描信号的占空比大于在第一模式下各扫描线SL1～SLm上的扫描信号的占空比。因而使得在一扫描周期内，当显示设备1处于第二模式时各扫描线SL1～SLm上的扫描信号与各数据线DL1～DLn上的数据信号的重叠时间T2_1大于当显示设备1处于第一模式T1_1时各扫描线SL1～SLm上的扫描信号与各数据线DL1～DLn上的数据信号的重叠时间。所谓重叠时间指的是各扫描线SL1～SLm上的扫描信号为高电平，且对应的数据线DL1～DLn上的数据信号也为高电平的时间区段，亦即于重叠时间内，对应的像素单元会被写入。
请参照图5所示的第一模式与第二模式下扫描信号与数据信号的波形示意图。在本实施例中，不更动各扫描线SL1～SLm上的扫描信号的占空比，并通过调整各数据线DL1～DLn上的扫描信号的占空比，使得在第二模式下各数据线DL1～DLn上的扫描信号的占空比大于在第一模式下各数据线DL1～DLn上的扫描信号的占空比。因而使得在一扫描周期内，当显示设备1处于第二模式时扫描信号数据信号的重叠时间T2_2大于当显示设备1处于第一模式时扫描信号与数据信号的重叠时间T1_2。
请参照图6所示的第一模式与第二模式下扫描信号与数据信号的波形示意图。在本实施例中，是通过调整各扫描线SL1～SLm上的扫描信号的占空比以及调整各数据线DL1～DLn上的数据信号的占空比，以令在一扫描周期内，当显示设备1处于第二模式时扫描信号数据信号的重叠时间T2_3大于当显示设备1处于第一模式时扫描信号与数据信号的重叠时间T1_3。
上述三个实施例皆可通过耦合至数据线DL1～DLn的一控制电路(未表示)及/或栅极驱动电路122对数据信号及/或扫描信号的占空比进行调整而被实现。
依据本发明的显示设备与栅极驱动电路能够提供适合用户直视的整体亮度，特别是避免提供过高的整体亮度，以防止使用者直视时造成视力损害。此外，本发明通过调整扫描线上的扫描信号的占空比及/或数据线上的数据信号的占空比，使得显示设备能更进一步具有两种不同的模式，以应用于不同的情境。换言之，本发明的显示设备除了具备在第一模式下供用户直接观看的功能外，更具备在第二模式下将画面投影到外部供用户观看的额外功能。
综上所述，虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明之精神和范围内，当可作各种之更动与润饰。因此，本发明之保护范围当视后附之权利要求书所界定者为准。
【符号说明】
1：显示设备
10：显示阵列
12：栅极驱动电路
122_1～122_k：驱动单元
A1～Am：驱动信号输出单元
B：虚拟单元
DL1～DLn：数据线
SL1～SLm：扫描线
P11～Pmn：像素单元
221：输入子单元
223：下拉子单元
225：输出子单元
Claims (10)
1.一种显示设备，包括：
一显示阵列，包括多条扫描线、多条数据线及多个像素单元，所述扫描线与所述数据线是交错设置，所述像素单元耦合至所述扫描线与所述数据线；以及
一栅极驱动电路，包括多级驱动单元，该多级驱动单元的数量是大于所述扫描线的数量，且该多级驱动单元包括多个驱动信号输出单元及多个虚拟单元，其中所述驱动信号输出单元的其中之一与所述驱动信号输出单元的其中另一之间耦合所述虚拟单元的至少其中之一，各该驱动信号输出单元的输出端耦合至各该驱动信号输出单元的一下一级驱动单元及所述扫描线的其中之一，以及各该虚拟单元的输出端耦合至各该虚拟单元的一下一级驱动单元。
2.如权利要求1所述的显示设备，其中各该驱动信号输出单元包括一输入子单元、一下拉子单元及一输出子单元，该输出子单元耦合至该输入子单元、该下拉子单元、该驱动信号输出单元的该下一级驱动单元及这些扫描线的其中之一；各该驱动信号输出单元包括一输入子单元、一下拉子单元及一输出子单元，该输出子单元耦合至该输入子单元、该下拉子单元及该虚拟单元的该下一级驱动单元，
其中各该驱动信号输出单元的该输出子单元的一晶体管的宽长比大于或等于各该虚拟单元的该输出子单元的一晶体管的宽长比。
3.如权利要求1所述的显示设备，其中该显示阵列及该栅极驱动电路是整合设置于一基板上。
4.如权利要求1所述的显示设备，其中该显示阵列是设置于一基板上，该栅极驱动电路是设置于该基板之外的一芯片。
5.如权利要求1所述的显示设备，其中各该像素单元包括至少一发光二极管LED。
6.如权利要求1所述的显示设备，进一步包括一第一模式及一第二模式，
其中在一扫描周期内，当该显示设备处于该第二模式时，各该扫描线上的一扫描信号与各该数据线上的一数据信号的一重叠时间大于当该显示设备处于该第一模式时，各该扫描线上的该扫描信号与各该数据线上的该数据信号的该重叠时间，
其中该重叠时间是各该扫描线上的该扫描信号为高电平，且对应的该数据线上的该数据信号也为高电平的时间区段。
7.如权利要求6所述的显示设备，其中通过调整各该扫描线上的该扫描信号的占空比，以将该显示设备切换为该第一模式或该第二模式。
8.如权利要求6所述的显示设备，其中通过调整各该数据线上的该数据信号的占空比，以将该显示设备切换为该第一模式或该第二模式。
9.如权利要求6所述的显示设备，其中通过调整各该扫描线上的该扫描信号及各该数据线上的该数据信号的占空比，以将该显示设备切换为该第一模式或该第二模式。
10.一种栅极驱动电路，包括：
多级驱动单元，该多级驱动单元的数量是大于一显示阵列的多条扫描线的数量，且这些驱动单元包括多个驱动信号输出单元及多个虚拟单元，
其中这些驱动信号输出单元的其中之一与这些驱动信号输出单元的其中另一之间耦合这些虚拟单元的至少其中之一，各该驱动信号输出单元的输出端耦合至该驱动信号输出单元的一下一级驱动单元及这些扫描线的其中之一，以及各该虚拟单元的输出端耦合至该虚拟单元的一下一级驱动单元。
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| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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